Java设计模式之（十二）——观察者模式
1、什么是观察者模式？
Define a one-to-many dependency between objects so that when one object changes state, all its dependents are notified and updated automatically.观察者模式（Observer Design Pattern）：在对象之间定义一个一对多的依赖，当一个对象状态改变的时候，所有依赖的对象都会得到通知并自动更新。
说人话：也叫发布订阅模式，能够很好的解耦一个对象改变，自动改变另一个对象这种情况。
2、观察者模式定义
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①、Subject 被观察者
定义被观察者必须实现的职责， 它必须能够动态地增加、 取消观察者。 它一般是抽象类或者是实现类， 仅仅完成作为被观察者必须实现的职责： 管理观察者并通知观察者。
②、Observer观察者
观察者接收到消息后， 即进行update（更新方法） 操作， 对接收到的信息进行处理。
③、ConcreteSubject具体的被观察者
定义被观察者自己的业务逻辑， 同时定义对哪些事件进行通知。
④、ConcreteObserver具体的观察者
每个观察在接收到消息后的处理反应是不同， 各个观察者有自己的处理逻辑。
3、观察者模式通用代码
/**
* 观察者
*/
public interface Observer {
// 更新方法
void update();
}
/**
* 具体观察者
*/
public class ConcreteObserver implements Observer{
@Override
public void update() {
System.out.println("接受到信息，并进行处理");
}
}
/**
* 被观察者
*/
public abstract class Subject {
// 定义一个被观察者数组
private List obsList = new ArrayList<>();
// 增加一个观察者
public void addObserver(Observer observer){
obsList.add(observer);
}// 删除一个观察者
public void delObserver(Observer observer){
obsList.remove(observer);
}// 通知所有观察者
public void notifyObservers(){
for (Observer observer : obsList){
observer.update();
}
}
}
/**
* 具体被观察者
*/
public class ConcreteSubject extends Subject{
// 具体的业务
public void doSomething(){
super.notifyObservers();
}
}
public class ObserverClient {public static void main(String[] args) {
// 创建一个被观察者
ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
// 定义一个观察者
Observer observer = new ConcreteObserver();
// 观察者观察被观察者
subject.addObserver(observer);
subject.doSomething();
}
}
4、JDK 实现
在 JDK 的 java.util 包下，已经为我们提供了观察者模式的抽象实现,感兴趣的可以看看，内部逻辑其实和我们上面介绍的差不多。
观察者 java.util.Observer
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被观察者 java.util.Observable
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5、实例
用户进行注册，注册完成之后，会发一封欢迎邮件。5.1 普通实现
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public class UserController {public void register(String userName, String passWord){
// 1、根据用户名密码保存在数据库
Long userId = saveUser(userName, passWord);
// 2、如果上一步有结果则发送一封欢迎邮件
if(userId != null){
Mail.sendEmail(userId);
}
}public Long saveUser(String userName, String passWord){
return 1L;
}
}
上面的注册接口实现了两件事，注册和发送邮件，很明显违反了单一职责原则，但假设这个注册需求是不是经常变动的，这样写也没有什么问题，但是假如需求变动，比如不仅要发送邮件，还得发送短信，那还这样写，那register接口会变得很复杂。
那应该如何简化呢？没错，就是观察者模式。
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5.2 观察者模式实现 我们直接套用 JDK 的实现。
import java.util.Observable;
/**
* 用户登录——被观察者
*/
public class UserControllerObservable extends Observable {public void register(String userName, String passWord){
// 1、根据用户名密码保存在数据库
Long userId = saveUser(userName, passWord);
// 2、如果上一步有结果则通知所有观察者
if(userId != null){
super.setChanged();
super.notifyObservers(userName);
}
}public Long saveUser(String userName, String passWord){
return 1L;
}}
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
/**
* 发送邮件——观察者
*/
public class MailObserver implements Observer {@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println("发送邮件:" + arg + "欢迎你");
}
}
/**
* 发送手机短信——观察者
*/
public class SMSObserver implements Observer {@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
System.out.println("发送短信：" + arg + "欢迎你");
}
}
测试：
public class UserClient {
public static void main(String[] args) {
UserControllerObservable observable = new UserControllerObservable();
observable.addObserver(new MailObserver());
observable.addObserver(new SMSObserver());
observable.register("张三","123");
}
}
【Java设计模式之（十二）——观察者模式】
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通过观察者模式改写后，后面用户注册，就算在增加别的操作，我们也只需要增加一个观察者即可，而注册接口 register 不会有任何改动。
5.3 异步模式优化 在回到前面那张图：
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注册之后进行的两步操作：发送邮件和发送短信，上面我们通过观察者模式改写之后，虽然流程很清晰，但是我们发现是顺序执行的，但其实这两步操作没有先后顺序，于是，我们可以改成异步模式，增加执行效率。
/**
* 发送邮件——观察者
*/
public class MailObserver implements Observer {private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
@Override
public void update(Observable o, Object arg) {
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("发送邮件:" + arg + "欢迎你");
}
});
}
}
5、EventBus
翻译为“事件总线”，它提供了实现观察者模式的骨架代码。我们可以基于此框架，非常容易地在自己的业务场景中实现观察者模式，不需要从零开始开发。其中，Google Guava EventBus 就是一个比较著名的 EventBus 框架，它不仅仅支持异步非阻塞模式，同时也支持同步阻塞模式。
PS：Google Guava 是一个特别好用的工具包，里面的代码也都实现的比较优雅，大家感兴趣的可以研究研究源码。
https://github.com/google/guava下面我们以上面的例子来说明如何使用 EventBus:
①、导如 Guava 包
com.google.guava
guava
30.1.1-jre
②、具体代码如下：
import com.google.common.eventbus.AsyncEventBus;
import com.google.common.eventbus.EventBus;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Executors;
public class UserController {
private EventBus eventBus;
public UserController(){
eventBus = new AsyncEventBus(Executors.newFixedThreadPool(2));
}/**
* 注意：泛型参数是 Object,而不是接口 Observer
* @param observerList
*/
public void setObserverList(Listimport com.google.common.eventbus.Subscribe;
/**
* 发送邮件——观察者
*/
public class MailObserver{@Subscribe
public void sendMail(String userName) {
System.out.println("发送邮件:" + userName + "欢迎你");
}
}
import com.google.common.eventbus.Subscribe;
/**
* 发送手机短信——观察者
*/
public class SMSObserver{@Subscribe
public void sendSMS(String userName) {
System.out.println("发送短信：" + userName + "欢迎你");
}
}
测试：
public class EventBusClient {
public static void main(String[] args) {
UserController userController = new UserController();
List利用 EventBus 框架实现的观察者模式，跟从零开始编写的观察者模式相比，从大的流程上来说，实现思路大致一样，都需要定义 Observer，并且通过 register() 函数注册 Observer，也都需要通过调用某个函数（比如，EventBus 中的 post() 函数）来给 Observer 发送消息（在 EventBus 中消息被称作事件 event）。但在实现细节方面，它们又有些区别。基于 EventBus，我们不需要定义 Observer 接口，任意类型的对象都可以注册到 EventBus 中，通过 @Subscribe 注解来标明类中哪个函数可以接收被观察者发送的消息。
6、观察者模式优点
①、观察者和被观察者之间是抽象耦合
不管是增加观察者还是被观察者都非常容易扩展，在系统扩展方面会得心应手。
②、建立一套触发机制
被观察者变化引起观察者自动变化。但是需要注意的是，一个被观察者，多个观察者，Java的消息通知默认是顺序执行的，如果一个观察者卡住，会导致整个流程卡住，这就是同步阻塞。
所以实际开发中没有先后顺序的考虑使用异步，异步非阻塞除了能够实现代码解耦，还能充分利用硬件资源，提高代码的执行效率。
另外还有进程间的观察者模式，通常基于消息队列来实现，用于实现不同进程间的观察者和被观察者之间的交互。
7、观察者模式应用场景
①、关联行为场景。
②、事件多级触发场景。
③、跨系统的消息交换场景， 如消息队列的处理机制。
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